小型可编程控制器实用技术第7章 顺序功能图与步进指令

1、Date: 2021-12-12 Page: 1Date: 2021-12-12 Page: 2第七章 步进指令第一节第一节 步进指令及步进梯形图步进指令及步进梯形图第二节第二节 顺序功能图的类型顺序功能图的类型第三节第三节 步进梯形图设计实例步进梯形图设计实例Date: 2021-12-12 Page: 3本节讲解本节讲解第一节 步进指令及步进梯形图一、顺序功能图二、步进指令三、步进梯形图四、步进指令的表示及其动作Date: 2021-12-12 Page: 4教学目标教学目标了解步进指令的功能了解步进指令的功能熟悉顺序功能图的表示熟悉顺序功能图的表示熟悉步进梯形图的转换及编程方法熟悉步进梯

2、形图的转换及编程方法Date: 2021-12-12 Page: 5 1.顺序控制系统 对于流程作业的自动化控制系统而言，一般都包含若干个状态（也就是工序），当条件满足时，系统能够从一种状态转移到另一种状态，我们把这种控制叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流程控制系统。一、顺序功能图一、顺序功能图Date: 2021-12-12 Page: 6 2. 2.顺序功能图顺序功能图SFC(Sequence Function Chart)SFC(Sequence Function Chart) 顺序功能图顺序功能图SFCSFC用于编制复杂的顺序控制程用于编制复杂的顺序控制程序，比梯形图更直观

3、。序，比梯形图更直观。 三菱三菱FXFX系列系列PLCPLC使用类似于顺序功能图使用类似于顺序功能图SFCSFC语语言的言的状态转移图状态转移图以及以及2 2条步进指令条步进指令，实现顺序控，实现顺序控制程序编程。制程序编程。Date: 2021-12-12 Page: 7 状态转移图也称状态转移图也称功能图功能图，用于描述控制系统的控，用于描述控制系统的控制过程；制过程； 状态状态一个控制过程可以分为若干阶段，这些一个控制过程可以分为若干阶段，这些阶段就称为状态；阶段就称为状态； 状态与状态之间由状态与状态之间由转换转换分隔，相邻两状态之间的分隔，相邻两状态之间的转换条件转换条件得到满足时，

4、就实现转换。得到满足时，就实现转换。 即上一状态动作结束，下一状态动作开始，此时即上一状态动作结束，下一状态动作开始，此时前一状态前一状态自动复位自动复位。状态转移图状态转移图Date: 2021-12-12 Page: 8状态器是构成状态转移图的基本元素，是状态器是构成状态转移图的基本元素，是PLCPLC基本编程元件基本编程元件之一。之一。 FXFX系列系列PLC PLC 共有共有 10001000点状态器，其分类、编号、点状态器，其分类、编号、数量及用途如表所示。数量及用途如表所示。 状态器状态器类别类别 元件编号元件编号 个数个数 用途及特点用途及特点 初始状态初始状态 S0S9 10

5、用作用作 SFC的初始状态的初始状态 返回状态返回状态 S10S19 10 多运行模式控制当中，用作返回原点的状态多运行模式控制当中，用作返回原点的状态 一般状态一般状态 S20S499 480 用作用作 SFC的中间状态的中间状态 掉电保持掉电保持状态状态 S500S899 400 具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行具有停电保持功能，停电恢复后需继续执行的场合，可用这些状态元件的场合，可用这些状态元件 信号报警信号报警状态状态 S900S999 100 用作报警元件使用用作报警元件使用 Date: 2021-12-12 Page: 9状态器状态器 用框图表示，框内是状态用框图表示，框内是

6、状态器元件号；器元件号；状态器之间用状态器之间用有向线段有向线段连接，其中连接，其中从上到下、从左到右的箭头可以省从上到下、从左到右的箭头可以省略不画；略不画； 有向线段上的垂直短线及其旁边标有向线段上的垂直短线及其旁边标组的文字符号或逻辑表达式表示组的文字符号或逻辑表达式表示状状态转移条件态转移条件；旁边的线圈等是旁边的线圈等是驱动内容驱动内容。状态转移图基本要素状态转移图基本要素如图为一状态转移图示例。其中如图为一状态转移图示例。其中每一状态（步）包含：驱动内容驱动内容、转移条件转移条件、转转换目标换目标。 Date: 2021-12-12 Page: 10 以红绿灯控制为例，其对应的状态

7、转移图如下图所示。Date: 2021-12-12 Page: 11 FX系列PLC提供了一对步进指令用于顺序控制程序设计。STLSTL（步进开始或步进触点指令）：（步进开始或步进触点指令）：是利用内部软元件（状态器S S）在顺序控制程序上进行工序步进式控制的指令。在梯形图在梯形图中的符号中的符号为 ，没有常闭触点。 二、步进指令（二、步进指令（STL, RET）Date: 2021-12-12 Page: 12STLSTL指令的意义为指令的意义为激活某个状态激活某个状态。在梯形图上体现为从母在梯形图上体现为从母线上引出的状态接点线上引出的状态接点。STLSTL指令有指令有建立子母线建立子母线

8、的功能，以使该状态的所有操作均的功能，以使该状态的所有操作均在子母线上进行。在子母线上进行。STLSTL指令在梯形图中的情况见图所示。指令在梯形图中的情况见图所示。 二、步进指令二、步进指令Date: 2021-12-12 Page: 13 RET RET（步进返回指令）：（步进返回指令）：是用于状态转移流程的结束，实现返回主干程序（主母线）的指令。二、步进指令二、步进指令Date: 2021-12-12 Page: 14三、步进梯形图使用状态转移图编程包括两项工作：(1)(1)根据工艺设计状态转移图；根据工艺设计状态转移图；(2)(2)使用步进指令将状态转移图转换为步进梯形使用步进指令将状态

9、转移图转换为步进梯形图及指令语句。图及指令语句。用步进指令可以将状态转移图转换为步进梯形图，也可以直接编写步进梯形图。Date: 2021-12-12 Page: 15对梯形图和状态转移图应注意以下几点：1.状态的动作与输出的重复使用状态编号不可重复使用。如果状态触点接通，则与其相连的电路动作；如果状态触点断开，则与其相连的电路停止工作。在不同状态之间，允许对输出元件重复输出，但对同一状态内不允许双重输出。Date: 2021-12-12 Page: 16 定时器线圈与输出线圈一样，也可对在不同状态的同一软元件编程，但在相邻的状态中不能编程。如果在相邻状态下编程，则工序转移时定时器线圈不能断开

10、，定时器当前值不能复位。 2.定时器的重复使用Date: 2021-12-12 Page: 17 3.输出的互锁 在状态转移过程中，由于在瞬间（1个扫描周期），两个相邻的状态会同时接通，因此为了避免不能同时接通的一对输出同时接通，必须设置外部硬接线互锁或软件互锁。Date: 2021-12-12 Page: 18 如右图所示，在状态内的母线将LDLD或LDILDI指令写入后，对不需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进行变换。 4.输出的驱动方法或或Date: 2021-12-12 Page: 19OUT指令与SET指令对于STL指令后的状态具有同样的功能，都将原来的状态自动复位。此外，还

11、有自保持功能。但是，在使用OUT指令时，用于向状态转移图中的分离状态转移。 5.状态的转移方法Date: 2021-12-12 Page: 20 6.可在状态内处理的指令ORPDate: 2021-12-12 Page: 211. 状态转移图（顺序功能图）表示及其动作四、步进指令的表示及其动作转移条件转移条件Date: 2021-12-12 Page: 222.步进梯形图及其动作四、步进指令的表示及其动作Date: 2021-12-12 Page: 23本节讲解本节讲解第二节 顺序功能图的类型一、单流程结构二、选择分支流程结构三、并进分支流程结构四、跳转流程结构五、重复流程结构Date: 20

12、21-12-12 Page: 24一、单流程结构如如红红绿绿灯灯控制程序，虽然是循环控制，但都以一定顺序逐步执行且没有分支，所以属于单一顺序流程。图中在S21S21执行完后即结束。在步进阶梯图中，以复位（RSTRST）正在执行的步阶来结束步进动作。 从头到尾只有一条路可走，称为单流程结构。Date: 2021-12-12 Page: 25 当S0S0执行后，若X1X1先有效，则跳到S21S21执行，此后即使X2X2有效，S22S22也无法执行。之后若X3X3有效，则脱离S21S21而跳到S23S23执行，当X5有效后，则结束流程。二、选择分支与汇合流程 当S0S0执行后，若X2X2先有效，则跳

13、到S22S22执行，此后即使X1X1有效，S21S21也无法执行。 若有多条路径，而只能选择其中一条路径来执行，这种分支方式称为选择分支。Date: 2021-12-12 Page: 26 当S0S0执行后，若X1X1有效，则S20S20及S21S21同时执行。 若有多条路径，且必须同时执行，这种分支的方式称为并进分支流程。在各条路径都执行后，才会继续往下指令，像这种有等待功能的方式称之为并进汇合。 当S22S22及S23S23都已执行后，若X4X4有效，则脱离S22S22及S23S23而跳到S24S24执行，程序结束。 当左边路径已执行到S22S22，而右边路径尚停留在S21S21时，此时即

14、使X4X4有效，也不会跳到S24S24执行。三、并进分支与汇合流程Date: 2021-12-12 Page: 27三、并进分支与汇合流程 如在并进分支与汇合点处不允许符号*或符号 的转移条件，应按右图修改。Date: 2021-12-12 Page: 28四、跳转流程 向下面状态的直接转移或向系列外的状态转移被成为跳转，用符号指向转移的目标状态。Date: 2021-12-12 Page: 29五、重复流程 向前面状态进行转移的流程称为重复。用指向转移的目标状态。使用重复流程可以实现一般的重复，也可以对当前状态复位。Date: 2021-12-12 Page: 30一、单流程设计二、选择分支

15、流程与汇合流程设计三、并进分支与汇合流程设计Date: 2021-12-12 Page: 31教学目标教学目标熟悉步进梯形图的转换方法，掌握一般单流程设计方法和设计技巧，掌握简单并进分支与汇合流程的设计方法和设计技巧。Date: 2021-12-12 Page: 32【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统Date: 2021-12-12 Page: 33B向向 绿灯绿灯A向向 红灯红灯B向向 黄灯黄灯A向向 红灯红灯B向向 红灯红灯A向向 绿灯绿灯B向向 红灯红灯 A向向 黄灯黄灯B向向A向向Date: 2021-12-12 Page: 34Date: 2021-12-12 Page: 35Da

16、te: 2021-12-12 Page: 36Date: 2021-12-12 Page: 37T0T1T2T3X0Date: 2021-12-12 Page: 38Date: 2021-12-12 Page: 39SETSET在步进梯形图中，作为状态转移指令使用。STLSTL为状态动作的步进起始指令STLSTL与SETSET指令之间的部分为该状态所需做的动作动作。RETDate: 2021-12-12 Page: 40用LD或LDI指令设置转移条件用SET指令设置状态以STL指令开始设置动作母线用OUT指令设置动作RETDate: 2021-12-12 Page: 41作业作业5-9探讨探讨

17、 交通信号灯的6个状态： （1）南北绿灯亮20s，东西红灯亮； （2）南北绿灯闪5次（5s），东西红灯亮； （3）南北黄灯亮5s，东西红灯亮； （4）南北红灯亮，东西绿灯亮30s； （5）南北红灯亮，东西绿灯闪5次（5s）； （6）南北红灯亮，东西黄灯亮5s。 再延伸：绿灯带倒计时。Date: 2021-12-12 Page: 42【应用范例】洗车洗车流程控制二、选择分支与汇合流程设计Date: 2021-12-12 Page: 43若方式选择开关（COSCOS）置于手动方式，当按下STARTSTART启动后， 则按下列程序动作：执行泡沫清洗（用MC1MC1驱动）；按PB1PB1则执行清水冲洗

18、（用MC2MC2驱动）；按PB2PB2则执行风干（用MC3MC3驱动）；按PB3PB3则结束洗车。若方式选择开关（COSCOS）置于自动方式，当按START启动后， 则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗10秒、清水冲洗20 秒、风干5秒，结束后回到待洗状态。任何时候按下STOPSTOP，则所有输出复位，停止洗车项目说明：Date: 2021-12-12 Page: 44功能分析：手动、自动只能选择其一，因此使用选择分支来做。依题目说明可将电路规划为两种功能，而每种功能有三种依PBPB按钮或设定时间而顺序执行的状态。手动状态状态S21S21MC1MC1动作状态S22S22MC2MC2动作状态S23

19、S23MC3MC3动作状态S24S24停止自动状态状态S31S31MC1MC1动作状态S32S32MC2MC2动作状态S33S33MC3MC3动作状态S24S24停止Date: 2021-12-12 Page: 45元件分配： 启动按钮、停止按钮，使用输入继电器方式选择开关，使用输入继电器清水冲洗按钮，使用输入继电器泡沫清洗驱动，使用输出继电器风干机驱动，使用输出继电器清水冲洗驱动，使用输出继电器风干按钮，使用输入继电器结束按钮，使用输入继电器Date: 2021-12-12 Page: 46绘制状态流程图STOP动作设 置M 0， 可 暂 存START按钮状态（确保点动），避免一直按住按钮另

20、一种结束方式：清除本身手手动动流流程程手手动动流流程程自自动动流流程程自自动动流流程程允许再次启动电路Date: 2021-12-12 Page: 47步进梯形图转换Date: 2021-12-12 Page: 48键入程序：将程序录入编程器并下载到目标PLC将步进阶梯图转换为语句表Date: 2021-12-12 Page: 49【应用系统设计】气压式冲孔加工机气压式冲孔加工机控制系统三、并进分支与汇合流程设计Date: 2021-12-12 Page: 50工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行。控制说明：工件的补充由传送带（电机M0M0驱动）送入。工件的搬运分合格品及不合格品两种，由测孔

21、部分判断。若测孔机在设定时间内能测孔到底（MS2 ONMS2 ON），则为合格品，否则即为不合格品。不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则在工件到达 搬运点后，由B缸抽离隔离板，让合格的工件自动调入包装箱。Date: 2021-12-12 Page: 51功能分析：系统由5个流程组成：复位流程复位流程，清除残余工件；工件补充流程工件补充流程，根据有无工件控制传送带的启停；冲孔流程冲孔流程，根据冲孔位置有无工件控制冲孔机是否实施冲孔加工；测孔流程测孔流程，检测孔加工是否合格，由此判断工件的处理方式；搬运流程搬运流程，将合格工件送入包装箱。Date:

22、2021-12-12 Page: 52功能分析：因为只有一个放在工件补充位置的PH0PH0来侦测工件的有无，而另外的钻孔、测孔及搬运位置并没有其他传感装置，那么应如何得知相应位置有无工件呢？本题所使用的方式是为工件补充、钻孔、测孔及搬运设置4个标志，即M10-M13M10-M13。当PH0PH0侦测到传送带送来的工件时，则设定M10M10为1，当转盘转动后，用左移指令将M10-M13M10-M13左移一个位元，亦即M11M11为1,钻孔机因此标志为1而动作。其他依此类推，测孔机依标志M12M12动作、包装搬运依M13M13动作。Date: 2021-12-12 Page: 53元件分配及端子接

23、线： M0:驱动传送带电机驱动传送带电机M1:驱动转盘电机驱动转盘电机PH1：定位用行程开关，：定位用行程开关，每转接通每转接通4次。次。PH0：监测用传感器：监测用传感器测孔阀测孔阀Date: 2021-12-12 Page: 54绘制功能流程图a.原点复位流程OFFOFF动作动作定位，由定位，由OFF变为变为ON时转盘停止时转盘停止驱动转盘驱动转盘电机电机（M1 ON）A缸抽离缸抽离隔离板隔离板判断是否判断是否做完四次做完四次Date: 2021-12-12 Page: 55绘制功能流程图b.工件补充流程传送带转动传送带转动(M0 ON)设定设定M25M25为为1(1(表示表示有工件有工件) )有工件有工件（PH0PH0动作）动作）时间到时间到没有工件没有工件c.气压冲孔流程钻孔机动作钻孔机动作（Y4 ONY4 ON）钻孔机钻孔机返回返回有无工件标志有无工件标志（M11M11为为1 1表示表示有工件）有工件）设置设置8 8秒秒等待时间等待时间M25Date: 2021-12-12 Page: 56绘制功能流程图d.测孔流程e.工件搬运流程测孔阀动作测孔阀动作（Y5 ONY5 ON）测孔下限开关测孔下限开关A A缸动作缸动作测孔上限开关测孔上限开关B B缸动作缸动作Date: 2021-12-12 Page: 57初始初始复位复位流程流程工件工件搬运